Mazda 3《e-SKYACTIV X》壓燃引擎（二）淺談內燃機「供油+燃燒」共四種架構

2022-02-15 20:00:00

因為《Mazda 3 e-SKYACTIV X》獨步全球的火星塞控制壓縮燃燒汽油引擎（類似柴油引擎壓燃原理的汽油引擎），即將在今年3月開始預售，預計第二季或第三季就會開始交車，相信許多消費者已經蠢蠢欲動，但必須先瞭解一下這具特殊引擎究竟有何魅力，會不會成為柴油門事件翻版？節能功效究竟如何？加速性能表現又是怎樣？之後將會有一系列的分析報導。

▲此為汽油引擎、柴油引擎、壓燃汽油引擎的比較，前二者都有高溫的缺點，壓燃汽油引擎燃燒溫度相對低，不容易產生頭痛的NOx污染，PM微粒污染也相對低很多，但是技術門檻不只是高，而是非常高！

四種引擎架構「完美」二字仍在努力中！

目前內燃機依照供油、燃燒原理之差異，大致上可以區分成四種不同的架構：

一均質燃燒火星塞點火汽油引擎HCSI=HC均質燃燒+SI火星塞點火=傳統汽油引擎=燃燒速度慢、中效率、低成本、低污染

這四項分析，超乎多數人對於「汽油、柴油、自然進氣、渦輪或機械增壓、多點噴射、缸內直噴」等引擎分類的認知，但原理其實不難無須畏懼。

首先談到的均質燃燒火星塞點火引擎，沒錯這一定是汽油引擎，因為柴油引擎並不需要火星塞，壓縮到一定程度就會自燃，所以HCSI通通都是汽油引擎，但是供油系統可以包含多點噴射與缸內直噴二種，並沒有侷限於多點噴射，這點很重要。所以硬體設計是一回事，供油時機與均勻程度更是關鍵！

如果供油後的目的是要讓汽油充分汽化、均勻地和空氣混合在一起才進行燃燒，這就是均質燃燒的真諦，不容易出現液態汽油燃燒情形（就是所謂的分層燃燒），能降低PM2.5、PM10碳微粒以及NOx、HC等污染物質。

因成本便宜、效能不差、故障率不高，不難看出HCSI引擎非常適合國民車使用，便宜又不容易壞，污染問題也不算嚴重。事實上Toyota RAV4的Dynamic Force引擎，以及Nissan與Honda的新世代自然進氣引擎，採用多點噴射或是「多點+直噴」雙供油系統，通通都屬於均質燃燒火星塞點火汽油引擎，熱效率已經接近或等於40％，其實和燃燒效率達45％以上的柴油引擎並沒有很大的落差，但是論及實際用車成本（購車+燃費+維護+稅金），HCSI引擎往往比其它動力更經濟實惠，因此個人並沒有那麼推崇直噴渦輪引擎或是柴油引擎，除非您不在乎新車價格問題卻很重視加速感受與駕馭樂趣。

但話說回來，HCSI均質燃燒火星塞點火引擎既然這麼好，車廠為何還要發展分層燃燒火星塞點火汽油引擎？還有Mazda為何還要發展均質燃燒壓縮點火汽油引擎？因為HCSI引擎已經發展到個極致，上不去了！沒有什麼進步空間！

二分層燃燒火星塞點火汽油引擎SCSI=SC分層燃燒+SI火星塞點火=一定是缸內直噴=燃燒速度慢+高成本+更多污染+馬力相對大

此類引擎就是目前非常普遍的直噴引擎，一定要藉由缸內直噴系統方能達成，成本相對高，故障率也偏高，而且污染並不會比較低，但是因為此類引擎多數都有渦輪或機械增壓系統，所以扭力與馬力一定大，因此高級與豪華車款都很喜歡使用此類引擎，開起來就是爽！其實此類引擎熱效率並不差，如果不考慮環保、價格、日後維修成本，開汽油車就是要玩這種引擎才過癮！

三分層燃燒壓縮點火柴油引擎SCCI=SC分層燃燒+CI壓縮燃燒=一定是柴油引擎=燃燒速度快+高效率+高成本+高污染+扭力相對大

目前幾乎所有的柴油引擎都是此類設計，熱效率可達45％以上，好歸好但是觸媒系統相對昂貴與複雜，否則無法克服排氣污染問題，然而因扭力大、省油的緣故，即便乘用車禁用，也所以很難在商用車領域除役，因為此類引擎真的省油、真的好開、容易對應高負載、高車重、越野、長途行駛需求。

正因為「壓縮燃燒」就是高效率的保證，所以汽油引擎也非常想要來個壓縮燃燒，可惜工程師辦不到，就算辦到也無法商業化，直到Mazda SKYACTIV X引擎問世。

四均質燃燒壓縮點火汽油引擎HCCI=HC均質填充+CI壓縮燃燒=引擎神話故事=燃燒速度快+高效率+中成本+低污染+馬力不會太小+仍有發展空間

這就是本單元所要討論的主角，善用「均質填充」汽油引擎低污染的特點，再加上「壓縮燃燒」柴油動力高效率的特質，無疑是「雙效合一」直接讓汽油引擎的熱效率逼近柴油引擎，卻有又沒有柴油引擎的高成本與高污染問題！沒錯，之前是神話故事，但Mazda SKYACTIV X辦到了，怎能不好好瞧瞧此一黑科技呢？

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